Transformadores aislados por resina colada GEAFOL Indicaciones de planificación

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Índice

GEAFOL – para hacer frente a los más altos requsitos in situ 4

Datos principales para el proyecto 5Requisitos técnicos 5Prescripciones, normas y especificaciones 5Dimensiones y peso 5

Requisitos que debe cumplir el lugar de emplazamiento 6Medidas de seguridad contra incendios según DIN EN 61936-1 6 Clasificación según la Directiva sobre diseño ecológico 2009/125/CE 7Temperatura del aire de refrigeración 8Condiciones particulares de instalación 8Distancias mínimas 8Protección contra contactos directos 8

Técnica de conexionado 9Conexión de alta tensión 9Conexión de alta tensión con conectores 9Tomas intermedias de alta tensión 9Conexión de baja tensión 9Conexión de dispositivos de puesta a tierra y cortocircuito 9

Vigilancia de temperatura 10Vigilancia de temperatura con sondas tipo termistor PTC 10

Ventilación auxiliar del transformador para disponer de una mayor potencia 11Características de los ventiladores 11Rentabilidad de la ventilación auxiliar 11

Ventilación del recinto del transformador 12Requisitos 12Cálculo de las pérdidas térmicas en el recinto 12Cálculo de la evacuación de calor 12Qv1: Disipación de calor por refrigeración natural 12Qv2: Disipación de calor a través de paredes y techos 13Qv3: Disipación de calor por refrigeración forzada 14Canales de ventilación 14Ventilador del recinto 14Criterios para la elección del ventilador del recinto 14Potencia del ventilador del recinto 14pR: Diferencia de presión debido al flujo 15pB: Diferencia de presión por aceleración 15Ejemplos de cálculo 161. Pérdida de presión por fricción en el tubo 162. Pérdida de presión a través de los distintos componentes 16Diferencia de presión por flujo en total 17Resultado: diferencia de presión total del ventilador 17

Nivel de ruido 18La percepción acústica del oído 18La aproximación al oído mediante un sistema de medida 19Propagación de los ruidos 19Potencia sonora 19Acciones para reducción del ruido a través del aire 19Ruido propagado por los cuerpos 20Ruido 21Aislamiento del ruido propagado por los cuerpos: Dimensionamiento 21Aislamiento del ruido propagado por los cuerpos: Ejemplo de cálculo 21Ruido en el recinto contiguo al transformador: Ejemplo de cálculo 22

CEM de transformadores de distribución 23

Identificación CE 23

4

GEAFOL – para hacer frente a los más altos requisitos in situ

Los transformadores aislados por resina colada GEAFOL® constituyen la solución óptima en cualquier parte donde la existencia de unas elevadísimas densidades de carga exija una alimentación próxima a los abonados. Estos transformadores proporcionan a los proyectistas la necesaria libertad, ya que con ellos se facilitan las ejecuciones de red al ser seguros y respetuosos con el medio ambiente y porque hacen posible una alimentación eléctrica próxima al punto del consumo, sin exigir recintos o medidas especiales. Estos aspectos hacen de los transfor-madores de distribución elementos muy idóneos para su utilización en edificios.

Ventaja: Los transformadores aislados por resina colada GEAFOL pueden integrarse de manera fácil en cualquier parte: Directamente in situ, ya sea en edificios comerciales o residenciales o en la producción, para su utilización en la industria o para transportes.

Los transformadores aislados por resina colada GEAFOL permiten cumplir de manera muy sencilla los reglamentos tales como la protección contra incendios y la protección de las aguas subterráneas. De este modo, esta tecnología no sólo es de difícil combustión y autoextinguible, resistente a la humedad y al clima tropical, sino que también asegura un bajo nivel de ruido. estos transformadores amplían la adaptación al sistema, haciendo de este modo la lanificación más flexible.

Si desea proyectar su sistema de manera óptima con GEAFOL, encontrará en este folleto consejos importantes.

Fáciles de integrar en cualquier lado

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Datos principales para el proyectoVeamos previamente los datos principales para proyectar su sistema GEAFOL.

Requisitos técnicos Todos los datos técnicos son válidos para los transformadores aislados por resina colada GEAFOL con las siguientes características:

Empleo en un recinto eléctrico cerrado conforme a IEC61936-1 (DIN EN 61936)

Potencia 100 – 3150 kVA Tensión hasta Um = 36 kV

Los datos son válidos también Para transformadores de más de 3150 kVA Para transformadores sumergidos en aceite en

términos de medidas de seguridad contra incendios y protección contra pérdida por fugas, así como ventilación y ruidos

Prescripciones, normas y especificaciones Nuestros transformadores GEAFOL cumplen todas las normas nacionales, europeas e internacionales pertinentes (en función del pedido).

Prescripciones / normas IEC 60076-11 DIN VDE 0532 EN 50541-1 Transformadores en seco

50 Hz, 100 – 3150 kVA, Um ≤ 36 kV EN 50588-1 Transformadores de tensión media

50 Hz, Um ≤ 36 kV Instalación dentro de la CE: se deberá tener en

cuenta la Directiva sobre diseño ecológico 2009/125/CE. Instalación dentro de los EE.UU.: se deberá tener en

cuenta la DOE rule 10 CFR Part 431. GOST

En la instalación y utilización de sistemas, deben tenerse en cuenta las siguientes normas:

DIN VDE 0100 – Para el montaje de instalaciones de alta intensidad con tensiones nominales de hasta 1 kV

IEC61936-1 (DIN EN 61936) – Para el montaje de instalaciones de alta intensidad con tensiones nominales superiores a 1 kV

DIN VDE 0105 – Para el servicio de instalaciones eléctricas

DIN VDE 0141 – Para la puesta a tierra de instalaciones de alta intensidad con una tensión nominal superior a 1 kV

Se incluyen otras indicaciones de planificación y dimensionamiento en:

VDI 2078 – Para el cálculo de la carga de refrigeración en recintos climatiza

AGI J 12 – Ejecución de la obra; recintos para cuadros de distribución de hasta 36 kV Boletín de trabajo de la Arbeitsblatt der “Arbeits - gemeinschaft Industriebau e. V.” (AGI)

Dimensiones y peso Todos los datos relevantes para el proyecto sobre las dimensiones y el peso se incluyen en nuestro catálogo ”GEAFOL – Transformadores en resina colada” en la ejecución actual (nº de pedido E5001-G640-K230) y el catálogo “GEAFOL Basic” en inglés (n° de pedido EMTR-B10005-00-4A00).

Para la ejecución correcta de los transformadores es determinante la oferta o bien la documentación del pedido.

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Requisitos que debe cumplir el lugar de emplazamientoLos transformadores GEAFOL plantean unos requisitos mínimos al lugar de emplazamiento. Esto se deriva de las prescripciones de protección contra incendios y protección contra pérdidas por fugas según IEC 61936-1 (DIN EN 61936-1). A continuación se presenta una comparativa de transformadores con diferentes ejecuciones sobre la base de estas prescripciones y normas tal y como eran vigentes en 2011.

Medidas de seguridad para la protección contra incendios según DIN EN 61936-1 (VDE 0101-1), visión general simplificada

Tipo de transformador

Clase Instalaciones al aire libre

Medidas de seguridad en instalaciones en el interior en recintos eléctricos

cerrados

Volumen del líquido

≤ 1.000 l Paredes EI60 ó bien REI60

Paredes EI90 ó bien REI90 ó EI60 ó bien REI60 y dispositivo automático

de extinción de incendios> 1.000 l

Transformadores de líquido difícilmente

inflamable (K)

Transformadores de líquido (O)

Sin protección incrementada

Sin límites

≤ 10 MVA und Um ≤ 38 kV

Potencia nominal / tensión de

servicio máxima

Clase de reacción al fuego

F0Paredes EI60 ó bien REI60 ó distancia de

1,5 m horizontal y 3 m vertical

Paredes no inflamablesF1

Transformadores secos (A)

Paredes EI60 ó bien REI60 ó dispositivo automático de extinción de incendios

Las puertas deben mostrar una duración

de resistencia al fuego de por lo

menos 60 minutos.

Para puertas que abren al exterior será

suficiente si son difícilmente inflamables.

Distancias suficientes y/o paredes aislantes resistentes

al fuego

Distancias suficientes o paredes

aislantes resistentes al fuego

Ningunas medidas adicionales

requeridas para la protección

contra incendios

Con protección incrementada

Paredes EI60 ó bien REI60 ó distancia de 1,5 m horizontal y 3 m vertical

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Clasificación según IEC 60076-11 Esta norma define clases climáticas, de ambiente y de incendio. De este modo se tienen en cuenta las diferentes condi-ciones de servicio en el lugar de emplazamiento.

La clase climática tiene en cuenta la temperatura ambiente más baja.

Clase C1: Instalación en interiores a una temperatura no inferior a –5 °C, comprobación mediante ensayo

Clase C2: Instalación a la intemperie hasta una temperatura de –25 °C, comprobación mediante ensayo

De este modo, la clase climática es también una medida de la resistencia al desgarro del encapsulado con resina colada.

La clase de ambiente tiene en cuenta la humedad del aire, la condensación y la polución.

Clase E0: Sin condensación, polución despreciable

Clase E1: Condensación ocasional, polución limitada posible, comprobación mediante ensayo

Clase E2: Condensación o polución frecuente, también ambas simultáneamente, comprobación mediante ensayo

La clase de incendio tiene en cuenta las posibles consecuencias de un incendio.

Clase F0: No se proveen ningunas medidas especiales para limitar el peligro de incendios

Clase F1: Gracias a las características del transformador se limita el peligro de incendio, comprobación mediante ensayo

¡Importante! La empresa propietaria debe definir las clases necesarias conforme a EN 50541-1.

Los transformadores GEAFOL cumplen las clases definidas en IEC 60076-11 más altas: Clase climática C2 Clase de ambiente E2 Clase de incendio F1

De este modo, los transformadores GEAFOL: ofrecen seguridad de funcionamiento – incluso en caso

de condensación y polución son adecuados para instalación a la intemperie a

temperaturas de hasta –25 °C con su envolvente de protección IP23 y acabado de pintura especial (para temperaturas inferiores o bien condiciones ambientales especiales)

contribuyen en alta medida a la protección contra incendios

Directiva sobre diseño ecológico 2009/125/CE Los transformadores que se instalan dentro de la Comunidad Europea deben satisfacer las exigencias de la Directiva sobre diseño ecológico 2009/125/CE. La Directiva sobre diseño ecológico define el marco según el cual se determinan las exigencias para el diseño ecológico de productos relacionados con la energía.

8

Temperatura del aire de refrigeración Los transformadores se diseñan según las normas correspondientes para los siguientes parámetros del aire de refrigeración:

Máximo 40 °C Media mensual del mes más caliente 30 °C Media anual 20 °C

En servicio normal se consigue el consumo normal durante la vida útil. La temperatura media anual y la carga son los parámetros más decisivos para el consumo durante la vida útil. Las temperaturas ambiente distintas a las anteriores supondrán variaciones en cuanto a la capacidad de carga admisible del sistema (Tabla 1).

Condiciones particulares de instalación A la hora de proyectar el sistema deben tenerse en cuenta las condiciones extremas in situ:

Son relevantes para la utilización en condiciones climáticas extremas son la humedad del aire y las temperaturas predominantes

Si se utilizan a altitudes superiores a 1.000 m, se precisa un dimensionamiento especial en cuanto a calentamiento y nivel de aislamiento, véase la

IEC 60076-11 En caso de solicitaciones mecánicas superiores –

utilización en barcos, excavadoras, zonas sísmicas, instalaciones eólicas, etc. – puede ser necesario incorporar características constructivas adicionales como p.ej., el arriostramiento de la parte superior del transformador.

Distancias mínimas Cuando el espacio sea muy ajustado como, p. ej., ocurre en las envolventes de protección, deben respetarse las distancias mínimas (Tabla 2). De este modo se evitan los saltos de chispa.

Protección contra contactos directos En servicio, la superficie de resina colada del bobinado del transformador no está protegida contra contactos directos. Por este motivo, se requiere una protección contra contactos directos fortuitos.

Tabla 1 Tabla 2

Temperatura ambiente (media anual)

Capacidad de carga

–20 °C 124 %

–10 °C 118 %

0 °C 112 %

+10 °C 106 %

+20 °C 100 %

+30 °C 93 %

Tensión máxima*) de los equipos Um1)

(valor)

Tensión nominal de resistencia, de

impulso tipo rayo ULI1)

Distancias mínimas

Lista 1 Lista 2 a b c d

[kV] [kV] [kV] [mm] [mm] [mm] [mm]

12 – 75 120 * 50 40

24 95 – 160 * 80 50

24 – 125 220 * 100 70

36 145 – 270 * 120 90

36 – 170 320 * 160 110

1) Véase IEC 60071 * Si de este lado se encuentran tomas de alta tensión, tendrá vigencia el valor de la columna a para la distancia b; en cualquier otro caso tendrá vigencia el valor de la columna c

Figura 1:Distancias mínimas en torno a los transformadores GEAFOLcon barra de conmutación (1)

Figura 2:Distancias mínimas alrededor de los transformadoes GEAFOL con tubos de unión (2)

2

c

d

c

abab

9

Figura 3:Opciones de conexión variables, p. ej., en alta tensión conectada en triángulo

1U 1V 1W

Técnica de conexionado

2U

2N

adaptación a las condiciones locales de la red. La toma intermedia necesaria puede ajustarse con bridas de conexión y uniones atornilladas.

Conexión de baja tensión También la conexión de baja tensión en los transformado-res estándar está situada arriba, siendo posible realizar dicha conexión también abajo si se especifica en el pedido (Figura 5). Si se intercalan bandas de dilatación in situ, la conexión de baja tensión está protegida contra tensiones mecánicas y contra transmisión acústica a través de los cuerpos.

Conexión de dispositivos de puesta a tierra y cortocircuito Para tal fin, en las conexiones de los conductores pueden colocarse puntos fijos de bola de 20 mm ó 25 mm de diámetro, rectos o en ángulo, para alta tensión en los tubos de unión, para baja tensión en las superficies de conexión de los conductores.

La versatilidad de conexionado de los transformado - res GEAFOL se caracteriza por unas opciones para conexión de alta tensión y de baja tensión que se ajustan a las necesidades pertinentes.

Conexión de alta tensión En la ejecución estándar, la conexión de alta tensión del transformador se realiza al borne superior de la bobina; si se solicita, es posible la conexión en la parte inferior (Figura 3). Las conexiones eléctricas atornilladas establecen la conexión en triángulo. Al final de las varillas de maniobra se realiza la conexión de los transformadores opcionalmente en una superficie de conexión recta o en ángulo.

Conexión de alta tensión con conectores Es posible la conexión con manguitos aisladores enchufables con cono exterior para conexión de alta tensión (véase Figura 4).

Tomas intermedias de alta tensión Las tomas intermedias de alta tensión permiten una

Figura 4:Conectores de alta tensión

2W 2V

2W 2V 2U

2N

Figura 5a:Conexión de conductores y de neutro arriba

Figura 5:Transformadores GEAFOL con técnica de conexionado de baja tensión

Figura 5b:Conexión de conductores y de neutro abajo

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La vigilancia de temperatura de los transformadores GEAFOL puede realizarse en el bobinado de baja tensión mediante sondas térmicas de termistor PTC, empleando una sonda PT 100 o un termómetro con tubo capilar. Se monitoriza la temperatura del bobinado de baja tensión y en los transformadores convertidores también la temperatura del núcleo. Lo más económico consiste en la monitorización con sondas tipo termistor PTC sin indicación de la temperatura. Todos los transformadores GEAFOL están provistos con al menos 1 PTC para disparo (Figura 6).

Vigilancia de temperatura

Figura 6: Esquerma de conexiones del dispositivo de disparo estándar para sondas de tipo termistor PTC

Vigilancia de temperatura con sondas tipo termistor PTC En el caso de un transformador trifásico, el sistema consiste de por lo menos una sonda tipo termistor en la fase central o de tres sondas tipo termistor PTC conectadas en serie (una sonda por cada fase) y un dispositivo de disparo.

Esquema de principio para vigilancia de temperaturacon sondas tipo termistor PTC

MSF 220 K Relé de sonda tipo PTC T 2217 …

A1 A1 A2 21 24 11 11 12 14 T0 T2 T1

.com

Us

Ala

rma

2

Ala

rma

1

PTC

Ala

rma

2

PTC

Ala

rma

1DC+ AC~

- ~

Alarma 2 Alarma 1 PTC 2

PTC 1

Ue = 250 V Ie = 3 A AC 15

Prueba

Las sondas térmicas actúan como resistencias: Si se alcanza la temperatura de actuación, aumenta bruscamente su resistencia, actuando un contacto de alarma del dispositivo de disparo. Si el bobinado se enfría aprox. 3 K por debajo de la temperatura de respuesta, el contacto de alarma regresará a su posición inicial.

Si la vigilancia de temperatura se realiza con dos sistemas, uno de ellos está conectado para aviso y el otro para desconexión. Las temperaturas nominales de actuación de ambos sistemas presentan una diferencia de 20 K. Un tercer sistema puede encargarse de, p. ej., la maniobra de ventiladores.

Las temperaturas ambiente para los dispositivos de disparo están limitadas a 55 °C. Por este motivo, es conveniente el montaje en armarios de distribución de media o baja tensión.

11

Mediante el acoplamiento de ventiladores de flujo transversal se aumenta la potencia de los transforma-dores GEAFOL hasta 3.150 kVA y en el grado de protección IP 00 en hasta el 50 %. Mediante esta refrigeración forzada aumenta, p. ej., la potencia en régimen continuo en el modelo 1.000 kVA a 1.500 kVA, sin que se rebasen las temperaturas admisibles en los bobinados (Figura 7).

En tal caso, los datos que figuran en la placa de características son:

Potencia nominal 1.000 kVA en el tipo de refrigeración AN y

Potencia nominal 1.500 kVA en el tipo de refrigeración AF.

De este modo, pueden mantenerse reservas de potencia y cubrirse picos de carga de mayor duración. Para venti-lación auxiliar se colocan 2 ó 3 ventiladores en cado uno de los lados longitudinales.

Características de los ventiladores Motor de corriente alterna monofásico (IP 00) Nivel de presión acústica normal de 71–74 dB(A),

con lo cual se convierten en el elemento que determina el nivel de ruido.

Para la conexión de los ventiladores en función de la temperatura se requiere una unidad de mando. La desconexión se realiza mediante un tiempo ajustable dentro de la unidad de mando.

En el funcionamiento con ventilador (es decir, en refrigeración AF), debe tenerse en cuenta lo siguiente:

Espacio necesario de los ventiladores, p. ej., en un transformador de 1.000 kVA:

Longitud + aprox. 200 mm, anchura + aprox. 200 mm

La conexión de baja tensión debe realizarse de modo que no se vea perjudicado el flujo de aire en las bobinas

La mayor potencia de pérdidas del transformador: Las pérdidas por cortocircuito aumentan con el cuadrado de la carga. Esto es relevante para el dimensionamiento de la ventilación del recinto y en lo que respecta a los costes de explotación.

Rentabilidad de la ventilación auxiliar Los costes de los ventiladores y del control de los ventila-dores son prácticamente constantes dentro de un rango de potencia de hasta 3.150 kVA. Para potencias de hasta 400 kVA, en la mayoría de los casos, resulta más rentable emplear una potencia de transformador superior en lugar de una ventilación auxiliar. Está permitido el servicio continuo con una carga nominal de 150 % con refrigeración AF. Sin embargo, en tal caso, las pérdidas por cortocircuito son 2,25 veces el valor correspondiente a una carga nominal del 100 %; p. ej., en el transformador de 1.000 kVA, las pérdidas serían 22,5 kW en lugar de 10 kW. Cuando se utiliza un transformador con una potencia nominal superior, si bien es cierto que las pérdidas depen-dientes de la carga son menores, sin embargo, las pérdidas en vacío son superiores. Esto permite llegar a la conclusión de que el equipamiento de una ventilación auxiliar sirve no tanto para aumentar la rentabilidad en servicio continuo como para disponer de una solución de bajo coste para mantenimiento de una cierta reserva y para poder cubrir picos de carga. Al utilizar ventiladores también pueden aumentar los gastos de mantenimiento.

Ventilación auxiliar del transformador para disponer de una mayor potencia

Figura 7: Acoplamiento de soplantes de flujo transversal a transformadores GEAFOL

1U 1V 1W

12

Cálculo de las pérdidas térmicas en el recinto Las pérdidas térmicas se derivan de la potencia de pérdidas del transformador. La potencia de pérdidas de un transformador es:

Pv = P0 + 1,1 x PK120 x ( )2

(kW)

siendo: P0: Pérdidas en vacío (kW) 1,1 x PK120 (kW): Pérdidas de cortocircuito a 120 °C (conforme a datos de lista o, si ya están disponibles, datos de acta de ensayo), incrementadas con un factor de 1,1 para la temperatura de trabajo de las clases de aislamiento de alta tensión / baja tensión = F/F en los transformadores GEAFOL.

SAF: Potencia con el tipo de refrigeración AF (kVA)

SAN: Potencia con el tipo de refrigeración AN (kVA)

Las pérdidas térmicas totales en el recinto (Qv) son la suma de las pérdidas térmicas de todos los transformado-res en el recinto:

Qv = ∑ Pv

Cálculo de la evacuación de calor Los siguentes métodos son válidos para la disipación de las pérdidas por calenta miento en el recinto (Qv):

Qv1: Disipación de calor por circulación de aire natural Qv2: Disipación a través de paredes y techos Qv3: Disipación por refrigeración forzada

Qv = Pv = Qv1 + Qv2 + Qv3

Qv1: Disipación de calor por refrigeración natural Para la parte de las pérdidas térmicas evacuada con el flujo de aire natural se tiene:

Qv1 = 0,1 x A1, 2 x (kW) H x ∆ϑL3

Ventilación del recinto del transformador

SAF

SAN

Durante el funcionamiento de cualquier transformador se originan pérdidas térmicas que deben evacuarse del recinto del transformador. Prioritariamente debe comprobarse la posibilidad de ventilación y de aireación naturales. Si éstas son insuficientes, es preciso incorpo-rar un sistema de ventilación mecánica (forzada).

Respecto a lo anterior, existen las siguites indicaciones: Cálculo de sistemas sencillos para ventilación natural

y forzada Diagramas y ejemplos para dimensionamiento de

sistemas de ventilación Modelos eficaces para ventilación

Requisitos La temperatura ambiente de los transformadores dimen-sionados según norma IEC no debe ser superior a +40 °C (véase al respecto la página 8: Temperaturas mensuales y anuales medias). Las sondas térmicas incorporadas a los bobinados de baja tensión están ajustadas a este valor máximo de la temperatura media de refrigeración, aumentada en la sobretemperatura máxima admisible de los bobinados según IEC 60076-11/VDE 0532 y el correspondiente suplemento de puntos calientes. Para las consideraciones sucesivas carece de importancia si los transformadores trabajan con refrigeración propia (tipo de refrigeración AN) o con ventiladores acoplados para aumento de la potencia (tipo de refrigeración AF). En todo caso, el sistema de ventilación debe dimensionarse para las pérdidas térmicas máximas que pueden producirse. Se logra un excelente efecto refrigerante si el aire de refrigeración fluye dentro de la zona inferior del recinto y es evacuado hacia el exterior por el lado opuesto del recinto por debajo del techo. Si el aire de alimentación está muy sucio, debe filtrarse.

13

Qv: Pérdidas totales evacuadas (kW) Pv: Potencia de pérdidas del transformador (kW) v: Velocidad del aire (m/s) A1, 2: Sección de alimentación/extracción de aire (m2) ∆ϑL: Calentamiento del aire (K), ∆ϑL = ϑ2 – ϑ1 H: Altura eficaz térmica (m) QW, D: Pérdidas evacuadas a través de paredes y techos (kW) AW, D: Superficie de las paredes y los techos KW, D: Coeficiente de transmisión del calor ( ) Subíndices: W – Pared, D – Techo VL: Caudal de aire (m3/s)

n Suministro de aire fresco n Aire caliente de salida n Evacuación del calor a través de paredes/techos

Qv = Σ PvVLA2

H

V2

ϑ2

A1

V1

QW

KW

AW

1V1U 1W

AD, KDKD

QD

ϑ1

Figura 8: Datos para cálculo de ventilación

En cuanto a los distintos componentes de la fórmula, véase la Figura 8: para la solución gráfica puede emplearse el ábaco de la Figura 9.

Veamos un ejemplo de cálculo para el flujo de aire natural. Se tiene lo siguiente:

Qv1 = ∑ Pv = 10 kW H = 5 m; ∆ϑL = ϑ2 – ϑ1 = 15 K

(Valor determinado en la práctica)

Se pretende determinar: Caudal volumétrico de aire de alimentación y de

extracción VL

Sección de alimentación y extracción de aire A1, 2 (Aquí se desprecia Qv2)

Empleando el ábaco (Figura 9): esde Qv1 = 10 kW debe trazarse una línea de fuga hacia ∆ϑL = 15 K. Dicha línea intersecta la escala VL en 0,58 m3/s, el valor buscado del caudal de aire.

Esto supone: Para ∆ϑL = 15 K por cada kW se requieren aprox. 200 m3/h (valor orientativo) de aire.

A partir del punto de intersección de la primera línea de fuga con la línea pivote (situada a la derecha de la escala VL) debe trazarse una segunda línea de fuga hacia H = 5. Dicha línea intersecta la escala A1, 2 en 0,78 m2; este es el valor buscado de lasección libre de alimentación y extrac-ción de aire. Las resistencias aerodinámicas en el caso de una abertura de entrada con rejilla de alambre, con un ancho de malla de 10–20 mm, y una abertura de salida con lamas fijas ya se han incorporado al cálculo. Si en la abertura de salida se instala una rejilla de alambre en lugar de lamas, la sección necesaria se reduce en un 10 %. En su caso, deben tenerse en cuenta aparte todas las piezas que estrechan la sección aumentando de manera acorde la sección de alimentación y extracción de aire.

QV1 (kW) A1,2 (m2) H (m) ΔϑL = ϑ2 – ϑ1 (K)

100

50

40

30

20

15

10

5

4

3

2

1,5

1

VL (m3/s)

20

15

10

8

6

1,5

1

0,2

0,15

0,1

4

3

2

0,80,70,60,50,4

0,3

3

2

0,1

10

54

1

0,50,40,3

0,2 20

5

10

15

25

15

3

10

4

5

2

6789

20

30

Figura 9: Ábaco para ventilación natural del recinto

Qv2: Disipación de calor a través de paredes y techos Para la parte de las pérdidas térmicas evacuada a través de paredes y techos se tiene:

Qv2 = (0,7 x Aw x Kw x ∆ϑw + AD x KD x ∆ϑD) x 10–3 (kW)

siendo: KW, D = Coeficiente de transmisión del calor

(Tabla 3) AW, D = Superficie de las paredes y los techos ∆ϑW, D = Superficie de las paredes y los techos

(véase también Figura 8)

Wm2 K

14

Qv3: Disipación de calor por refrigeración forzada La parte de las pérdidas térmicas Qv3 disipada por el flujo de aire forzado es normalmente mucho mayor que las partes Qv1 y Qv2. En la práctica, esto supone lo siguiente para el cálculo de la ventilación forzada: Se define Qv3 = ∑ Pv. En base a esto, la ventilación forzada por sí sola puede encargarse de toda la ventilación y Qv1 y Qv2 representan reservas de seguridad. Para el calor evacuado por el flujo de aire forzado se tiene:

Qv3 = VL x CPL x ρL x ∆ϑL (kW)

siendo: VL = Caudal de aire (m3/s) CPL = Capacidad térmica del aire:

= 1,015

ρL = Densidad específica del aire a 20 °C = 1,18 kg/m3

∆ϑL = Incremento de temperatura del aire (K) = ϑ2 – ϑ1

El ábaco de la Figura 13 contiene esta fórmula. Así, p. ej., para una velocidad del aire en el canal de ventilación de10 m/s y para distintas diferencias detemperatura ∆ϑL, puede determinarse lo siguiente:

Caudal de aire que se desea evacuar Sección del canal Sección para entrada/salida de aire

(aprox. 4 x sección del canal).

ra la proporción de caudal de aire VL, velocidad del aire v y sección media A se tiene lo siguiente:

VL = v x A

En los recintos de transformadores puede admitirse una velocidad del aire de 0,6 hasta 0,7 m/s. Si el recinto no es transitable, esta velocidad del aire puede elegirse mayor.

Canales de ventilación Para los canales de ventilación debe utilizarse una chapa de acero galvanizada o de plástico (no de PVC). Su sección puede ser rectangular o redonda. El montaje de un registro de protección contra incendios dentro del canal es necesario cuando el canal pasa a través de una pared de protección contra incendios. Las rejillas en el canal de alimentación y de extracción de aire sirven para mantener alejados animales y objetos. Debe tenerse en cuenta lo siguiente: La sección calculada de alimentación / extracción de aire de las rejillas de aire debe multiplicarse por el factor 1,7 ya que la sección de paso efectiva de las rejillas es de tan sólo aprox. 60 %. Las rejillas de aire regulables permiten una adaptación más exacta al caudal necesario de aire de alimentación.

Ventilador del recinto Para ventilación del recinto pueden emplearse ventiladores de cajón, radiales o axiales. Pueden obtenerse de diferentes fabricantes. A la hora de elegir el ventilador del recinto es muy importante la diferencia de presión total exigida (N/m2). Para el cál culo, véase la página 15, el apartado “Potencia del ventilador del recinto”. Para reducir los ruidos de trabajo del ventilador del recinto tal vez sea necesaria una insonorización. Los silenciadores se montan directamente en los canales de ventilación. Debe tenerse en cuenta lo siguiente: Las condiciones especiales in situ pueden aumentar el nivel normal de ruido. Y: Si están en servicio varios ventiladores en el recinto, los ruidos generados po éstos se suman: Véase al respecto (la página 18, ”Ruidos”).

Criterios para la elección del ventilador del recintoA la hora de elegir el ventilador del recinto, debe realizarse una comprobación en base a los siguientes criterios:

Caudal de aire (m3/h) en función de la presión (N/m2) Velocidad de giro en servicio (para mantener a un nivel

bajo los ruidos: Max. 600–800 min–1) Tensión de servicio V Potencia nominal kW Frecuencia Hz Nivel de presión acústica dB (A)

kWskg x K

15

Potencia del ventilador del recinto Para la potencia de accionamiento P del ventilador del recinto se tiene lo siguiente:

P = p x VL

3,6 x 106 x η (kW)

siendo: p = Diferencia de presión total debido al aire en

circulación (N/m2): p = pR + pB

VL = Caudal de aire (m3/h) η = Rendimiento del ventilador (0,7… 0,9)

pR: Diferencia de presión debido al flujoLa diferencia de presión pR se origina debido a

La resistencia por fricción pR en el tubo recto = longitud de tubo L x resistencia específica por fricción en el tubo pRO

Resistencias individuales: Debido a los codos, bifurcaciones, rejillas, variaciones de sección

En el caso de “extracción libre/soplado libre” se deberán usar valores promedio.

pB: Diferencia de presión por aceleración Para la diferencia de presión por aceleración pB (N/m) se tiene:

pB = 0,61 x vK2 (N/m2)

siendo: vK = Velocidad del aire (m/s) en el canal VL = Caudal de aire (m3/h) AK = Sección del canal (m2)

siendo: vK =

∆ϑL (K)

0

100

60

50

40

30

20

10

70

80

90

6

5

4

3

2

1

7

10 8911121314

1517192226

1618202428

303234363840

2,50 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40 x 103

0,1 0,20

0

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

VL

Caudal de aire (m3/h)

AK Sección del canal (m2)

A1,2

Sección de entrada (m2)Sección de salida (m2)

Pérdidas QV3 (kW)

Figura 10: Ábaco para ventilación forzada del recinto con Vcanal = 10 m/s

Montaje en pared incluidas lamas

aprox. 40 – 70 N/m2

Lamas aprox. 10 – 50 N/m2

Rejillas aprox. 10 – 20 N/m2

Silenciadores aprox. 50 – 100 N/m2

Los valores de referencia de la pérdida de presión debida a pR son:

Abaco para ventilacion forzada del recinto

Tabla 4

VL

3600 x Ak

Material Grosor cm

Coeficiente de transmisión del calor K*) W/m2 K

Hormigón ligero 10 20 30

1,7 1,0 0,7

Ladrillo 10 20 30

1,7 1,0 0,7

Hormigón 10 20 30

1,7 1,0 0,7

Metal – 6,5

Vidrio – 1,4

*) K tiene en cuenta la transmisión del calor y la conducción del calor en las superficies

Coeficiente de transmisión del calor algunos ejemplos

Tabla 3

16

A continuación se muestra un ejemplo de cálculo para circulación de aire forzado – véanse al respecto (las Figuras 10 y 11). Se tiene:

4 transformadores GEAFOL, de 1000 kA cada uno Las pérdidas térmicas totales son

Qv3 = ∑ Pv = 4 x 12,9 kW = 51,6 kW (Para la seguridad de reserva se desprecian Qv1 und Qv2)

Temperatura máxima del aire de refrigeración 40 °C según IEC 60076-11/VDE 0532 (en países cálidos con ϑL > 40 °C se requieren medidas especiales:

Preenfriamiento del aire, reducción de la potencia del transformador o equipamiento del transformador

para temperaturas elevadas) Diferencia de temperatura ∆ϑL = 16 K

A partir de estos datos, con ayuda delábaco, se obtiene (Figura 10, página 15):

Caudal de aire de refrigeración: 10.000 m3/h Área de sección del canal de aire: 0,28 m2

Sección de entrada de aire: 1,12 m2

La figura 11 muestra un sistema de ventilación con los siguientes componentes:

1 ventilador de extracción de aire (ventilador del recinto)

1 registro de lamas 4 codos de 90 °, r = 2D 8 m de canal de chapa galvanizada recto.

Sección: 0,7 x 0,4 m 1 rejilla de extracción de aire, área de

soplado libre: aprox. 1,12 m2

1 rejilla de alimentación de aire, superficie de aspiración libre: aprox. 1,12 m2

Para la diferencia de presión total del ventilador se tiene: Pérdidas de presión por flujo más Pérdidas de presión por aceleración:

p = pR + pB

Determinación de los componentes:

pR: Diferencia de presión por flujo

La diferencia de presión por fl ujo es la suma de pérdidas por: 1. Resistencia por fricción en el tubo 2. Resistencia por los distintos componentes

1. Pérdidas de presión por fricción en el tubo Las pérdidas de presión por cada metro del canal puedeleerse en el ábaco (Figura 12) en la escala pR0: como punto de intersección de la recta en que están situados los valores ya calculados de VL y AK o bien D. AK corresponde a secciones de canal rectangulares y D a secciones de canal circulares. En nuestro ejemplo (recta de unión de la Figura 12), la resistencia por fricción específi ca dentro del tubo por cada metro de canal es:

pR0 = 1,5

Con una longitud de canal L total de 8 m se tiene:

pR = pR0 x L = 1,5 x 8 = 12 Pa

2. Pérdidas de presión a través de los distintos componentes Los valores de las pérdidas de presión a través de los distintos componentes se obtienen a partir de la Figura 12 y de la Tabla 4 (página 15). En nuestro ejemplo:

En nuestro ejemplo: 4 codos de 90°, r = 2D, vK = 10 m/s cada uno con 12,0 Pa 48 Pa 1 rejilla de alimentación de aire 20 Pa 1 rejilla de extracción de aire 20 Pa 1 registro de lamas (soplado) 50 Pa ∑ pR = 138 Pa

2.000

AKA2

QV3

4 x 1.000 kVA

A1

r = 2D

r = 2D

2.000

2.0

00

2.0

00

r = 2D

1V1U 1WFigura 11: Croquis sobre el ejemplo de cálculo

de ventilación forzada

Nm2 x m

17

Diferencia de presión total por flujo De este modo, la diferencia de presión total por flujo es

pR = Total de pérdidas por fricción = 12 + 138 = 150 Pa

pB: Diferencia de presión por aceleración Para pB (Pa) se tiene: pB = 0,61 x v2K (vK en m/s)

En nuestro ejemplo: vK = 10 m/s como diferencia de presión por aceleración se tiene:

pB = 0,61 x 102 = 61 Pa

Resultado: Diferencia de presión total del ventilador Por consiguiente, en nuestro ejemplo, la diferencia de presión total del ventilador sería:

p = pR + pB = 150 + 61 = 211 Pa

Por tanto, para la ventilación es adecuado un ventilador con un caudal volumétrico de aire de 10.000 m3/h y una diferencia de presión total de 211 Pa. Si se dan a conocer al fabricante los valores de caudal de aire y la diferencia de presión total, en la mayoría. de los casos es innecesario un cálculo extra de la potencia de accionamiento.

Figura 12: Ábaco para determinar la diferencia de presión de canales de ventilación: En este caso para una densidad del aire de 1,18 kg/m3 y 20 °C. Para la identificación de la escala véase Figura 10 (página 15).

54.000

36.000

28.800

21.600

1.800

14.400

10.800

7.200

5.400

3.600

2.880

2.160

1.800

1.440

1.080

720

540

10

6

4

3

2

1,5

1

0,8

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,15

(m3/h) (m3/s)VL

Vcanal PRO

(m3/s) (Pa.m)

(m2)AK

(mm)D

100

50

20

10

5

2

1

0,5

0,2

0,008

0,01

0,015

0,02

0,03

0,04

0,05

0,08

0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,5

80

90

100

120

150

200

240

300

400

500

600

700

800

r = 2D

r = 0

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 Pa

PR

vcanal

PR

(m/s)

Pa4.0002.0001.0005002001005020105210,5

1 1,5 2 3 4 6 8 10 15 20 30 40 60

100

50

20

10

5

2

1

0,5

0,2

0,1

200

500

1.000

18

Los transformadores aislados por resina colada GEAFOL, debido a su especial diseño constructivo, poseen un nivel de ruido aproximadamente idéntico al de los transformadores en aceite. Los valores de ruido se indican en el catálogo “GEAFOL – Transfor-madores en resina colada de 100 a 16.000 kVA”, Nº de pedido E50001-G640-K230. Estos valores cumplen los requisitos de la norma. Los ruidos se generan por magnetoestricción de las chapas del núcleo. En los transformadores de distribución dependen de la inducción, no de la carga. El nivel de ruido se puede incrementar por armónicos de tensión, por ejemplo causados por funcionamiento de convertidor.

Nivel de ruido La percepción acústica del oído Entendemos por sonido, en el caso que nos incumbe, las oscilaciones de presión del medio estático aire dentro del ámbito de la frecuencia acústica. La frecuencia de estas oscilaciones de presión es percibida por el oído como altura tonal y la amplitud de la presión como volumen.

Mientras la amplitud de la presión acústica alterna p y la frecuencia pueden captarse con exactitud, midiéndolas como magnitud física, la sensibilidad subjetiva del oído al ruido no se puede medir directamente. Las oscilacio-nes de frecuencias inferiores a 16 Hz y superiores a 16 kHz dejan de ser percibidas por el oído humano como sonido. La capacidad de percepción de la presión acústica va de 2 x 10-4 µbar del umbral audible hasta el umbral del dolor situado en 2 x 103 µbar.

Esta amplia banda de presiones se subdivide en bases logarítmicas. Un aumento de la potencia sonora P de 10 veces el valor de referencia se denomina 1 Bel = 10 decibelios (dB) (la potencia sonora es proporcional al cuadrado de la presión acústica p).

De este modo se obtienen para el “nivel acústico” L las siguientes fórmulas:

L = 10 lg = 10 lg (dB)

La presión acústica en el umbral audible de aprox. 2 x 10–4 bar constituye el valor de referencia p0.

(1) L = 20 lg (dB)

En la zona de percepción del oído, la zona de audibilidad, defi nida por la frecuencia y presión acústica (véase Figura 13), las sensaciones acústicas con presiones sonoras idénticas p, pero de diferentes frecuencias no son percibidas con idénticos volúmenes. Por ello, la zona de audibilidad está dividida en curvas de idéntico “volumen”.

140

120

100

80

60

40

20

0

dB µbar

2 x 10 3

2 x 10 2

2 x 10 1

2

2 x 10-1

2 x 10-2

2 x 10-3

2 x 10-4

20 31,5 63 125 500 Hz1 2 4 8 16 kHz

Frecuencia

resi

ón

acú

stic

a

250Niv

el d

e pr

esió

n a

cúst

ica

refe

rido

a 2

0 µ

N/m

2 (

= 2

x 1

0-4

µba

r)

Ponderación A

Umbral audible

phon

120

100

80

60

40

20

10

110

100

908070

605040302010

Figura 13: Umbral audible y curvas de volúmenes idénticos para ondas senoidales para oyentes binaurales en un campo acústico abierto

PP0

p2

p02

pp0

19

La aproximación al oído mediante un sistema de medida La evaluación de un ruido por medición del nivel acústico debe tener presente la percepción auditiva dependiente de la frecuencia. En la medición, conforme a la forma de las curvas de idéntico volumen, las frecuencias bajas (graves) y altas (agudos) dentro del espectro del ruidose ponderan (eliminan por filtración) en mayor grado que las frecuencias medias. La curva de ponderación A (Figura 13) representa dentro de la banda de frecuencias hasta 500 Hz una aproximación de la curva de idéntico volumen.

Propagación de los ruidos Los ruidos en servicio del transformador se propagan in situ en forma de ruido a través del aire y a través de los cuerpos. Diferentes medidas de reducción de ruido se tienen que usar para cada tipo de ruido. El objetivo principal de la reducción del ruido es el cumplimiento de los valores permitidos en el límite del terreno o en el terreno colindante.

Potencia sonora La potencia sonora constituye una medida de la cantidad de ruido generada por una fuente sonora. Dicha potencia caracteriza el ruido de la fuente y, a diferencia del nivel de presión acústica, es independiente del lugar de medida o de la acústica en el entorno. La determinación de la potencia sonora LWA se indica en la norma IEC ó bien EN 60076-10 (VDE 0532 T76-10). Los valores de potencia sonora son valores máximos sin tolerancia.

La potencia sonora está determinada de la siguiente manera: Determinación del nivel de presión acústica LpA en una superficie envolvente definida en torno al transformador, al cual se le suma el logaritmo de la superficie envolvente S.

Como fórmula sería:

LWA = LpA + LS

siendo: El coeficiente de LS = 10 x lg (véase Tabla 5) S0 = 1 m2

Dependencia de la presión acústica de la distancia LpA = a una distancia R ≥ 30 m Nivel de presión acústica medible y audible. Para ello, en base a la fórmula superior, se tiene: hierfür gilt nach obiger Formel:

LpA = LWA – LSR siendo LSR = 10 lg

El diagrama de la (Figura 15) muestra el coeficiente de distancia LSR como función de la distancia R. De este modo se determina fácilmente la magnitud del nivel de presión sonora LpA de un transformador a determinadas distancias (véase al respecto también la norma DIN EN 60551).

Un ejemplo:

LWA = 70 dB y R = 35 m

Para ello, puede leerse directamente en el diagrama:

LSR = 39 dB

De este modo, el nivel de presión acústica en el caso de propagación libre del sonido es:

LpA = 70 dB – 39 dB = 31 dB

Figura 14: Aumento del nivel de ruido cuando existen varias fuentes sonoras de idéntico nivel

15

10

8

5

3

0

Número de las fuentes sonoras de idéntico nivel

um

ento

del

niv

eldB

1 2 4 5 2010 2515

Figura 15: Coeficiente de distancia LSR en función de la distancia R

65

60

55

50

45

40

35

Co

efi c

ien

te d

e d

ista

nci

a LS

R

dB

30 40 60 100 150 300 500 m

Distancia R

SS0

SS0

20

30

25

20

15

10

5

0

∆L

dB

=0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

0,4

0,8

1 2 4 6 2010 303 8

AR/AT

Figura 16: Aumento de los ruidos por reflexión en servicio dentro del recinto del transformador

Figura 17: Reducción del nivel de presión acústica en función de la distancia al recinto del transformador

0

10

20

24

30

40

Red

ucc

ión

del

niv

el

dB

100 15050302010521

Distancia m

Tabla 5 Superficie del transformador AT (valor aprox.) con el correspondiente coeficiente de superficie envolvente LS

Tabla 6

Sr (kVA) AT (m2) LS 0,3 (dB)

100 3,8 6,0

160 4,4 6,5

250 4,7 7,0

400 5,5 7,5

630 6,4 8,0

1.000 8,4 9,0

1.600 10,0 10,0

2.500 14,0 11,5

Material de construcción del recinto del transformador

Grado de absorción sonora α

Pared de ladrillos sin yeso 0,024

Pared de ladrillo enlucido 0,024

Hormigón 0,01

Placas de fibra de vidrio de 3 cm, sobre apoyo duro

0,22

Lana mineral 4 cm, cubierta de cartulina lisa

0,74

Acciones para reducción del ruido Ruido a través del aireLas paredes y el techo dentro del recinto del transforma-dor provocan por reflexión un aumento del ruido a través del aire. Para el grado de reflexión sonora son relevantes:

AR = Superficie total del recinto AT = S = Superficie del transformador α = Grado de absorción sonora de paredes y techos

La Figura 16 muestra cómo estos factores determinan la emisión de ruido.

A continuación se presentan algunos ejemplos del grado de absorción sonora α para diferentes materiales de construcción, en este caso a 125 Hz.

Así, el aumento de los ruidos por refl exión en servicio puede reducirse revistiendo el recinto del transformador, lográndose una fuerte reducción, p. ej., utilizando lana mineral. La Figura 16 pone de manifi esto este efecto. El nivel de presión acústica en el recinto se atenúa hacia el exterior a través de las paredes.

Ejemplos de efecto de atenuación: Pared de ladrillos de 12 cm de grosor = atenuación de

35 dB (A)

Pared de ladrillos de 24 cm de grosor = atenuación 39 dB (A)

Se ha de tener en cuenta el efecto de atenuación de puertas y canales de ventilación (en la mayoría de los casos reducen la atenuación del recinto). Fuera del recinto del transformador, el nivel de presión acústica disminuye ininterrumpidamente con la distancia (véase Figura 17).

21

Ruido propagado por los cuerpos Los ruidos generados por los transformadores se transmiten también a través de la superficie de contacto del transformador hacia el pavimento, hacia las paredes y hacia otras partes del recinto del transformador. El aislamiento del transformador en cuanto al ruido propagado por los cuerpos reduce o suprime esta vía de transmisión del sonido. La intensidad de ruido de servicio primario no puede reducirse de esta manera.

Sin embargo: el aislamiento del ruido propagado por los cuerpos optimiza la atenuación en el recinto. De este modo, en numerosos casos puede prescindirse de un revestimiento de las paredes, p. ej., con lana mineral para absorber el ruido. Para el aislamiento del ruido propagado por los cuerpos que producen los transformadores GEAFOL se emplean para transformadores (véase Figura 18).

Y: También para la conexión de las barras de los cuadros de distribución de baja tensión están disponibles piezas elásticas intermedias que permiten un aislamiento conse-cuente del ruido propagado por los cuerpos en todo el recinto del transformador.

Aislamiento del ruido propagado por los cuerpos: Dimensionamiento Para lograr un aislamiento adecuado del ruido propagado por cuerpos, la frecuencia natural del sistema de vibra-ción, comprendiendo el transformador y el dispositivo de aislamiento, tiene que ser baja en relación a la frecuencia de excitación. En la práctica han demostrado su eficacia múltiples veces: Componentes aislantes cuya compresión elástica s está al menos 2,5 mm debajo del peso F del transformador.

Se ha de tener en cuenta la carga máxima admisible de la componente aislante: la constante elástica CD (N/cm). Se calcula de la siguiente manera:

CD = Fs

Aislamiento del ruido propagado por los cuerpos: Ejemplo de cálculo A continuación se muestra un ejemplo decálculo del aislamiento del ruido propaga do por los cuerpos. Se tiene lo siguiente:

1 transformador aislado por resina colada GEAFOL con una potencia de 1.000 kVA

Masa del transformador: 2630 kg 4 puntos de apoyo para el aislamiento Ubicación: Sótano, es decir, sobre cimientos macizos; la

compresión que con ello se produce es: = 0,25 cm g = Aceleración de gravedad terrestre = 9,81

Solución: La fuerza (F) por cada punto de apoyo es:

F = Masa del transformador x gNúmero de puntos de apoyo

Es decir, en este caso

F = 2.630 x 104

= aprox. 6.575 N

Por consiguiente, la constante elástica sería:

CD = Fs

= 6.5750,25

= 26.300 N/cm

Por tanto, para efectuar el pedido se recomienda elegir 4 apoyos para transformadores con una constante elástica ≤ 23.400 N/cm y ≥ 8.500 N de carga permanente estática admisible.

Figura 18: Apoyo de transformador para instalación de transformadores con aislamiento del ruido propagado por los cuerpos

mS2

22

Particularidad: Si el transformador se encuentra en una planta de un edificio, cabe esperar mayores vibraciones de los cimien-tos. Se recomienda elegir una compresión elástica s de hasta 0,5 cm.

Nivel de ruido en el recinto contiguo al transformador: Ejemplo de cálculo A continuación se muestra un ejemplo de cálculo aproxi-mado del nivel de ruido que se produce en un recinto A contiguo al recinto del transformador (véase Figura 19).

Se tiene lo siguiente: 2 transformadores de resina colada GEAFOL de

630 kVA de potencia cada uno Se ha realizado el aislamiento del ruido propagado

por los cuerpos La transmisión del ruido por el aire hacia A es posible

sólo a través del pavimento Superficie interior del recinto del transformador

AR = 184 m2: recinto contiguo A de idéntica magnitud Superficie de un transformador AT = 6,4 m2 Superficie del pavimento del recinto AF = 40 m2 Paredes de hormigón, 24 cm de grosor

Solución: Potencia sonora del transformador conforme a la lista o diagrama, (Figura 13, página 18)

LWA = 70 dB

Para la presión acústica dentro de la zona próxima del transformador (≈ 1 m) se tiene:

LpA = LWA – LS 0,3 m – 5 dB;

5 dB es la reducción del nivel de ruido para el aumento deLS = 0,3 m a 1 m; siendo

LS = 0,3 m ≈ 10 lg = 10 lg 6,4 = 8 dB

De este modo, para la presión acústica se tiene:

LpA = 70 – 8 – 5 = 57 dB (A)

Para el aumento de los ruidos por reflexión se tiene:

= = 29

Con un grado de absorción sonora α = 0,01 (paredes de hormigón), en función del diagrama, se tiene

∆L = + 12 dB (A)

más Según diagrama, (Figura 14, página 19) Aumento en el caso de 2 transformadores (2 fuentes sonoras) = + 3 dB (A)

Esto resulta en:

57 dB (A) + 12 dB (A) + 3 dB (A) = 72 dB (A)

menos Atenuación por el techo de hormigón (24 cm) = 39 dB

De este modo, el nivel de presión acústica transmitido hacia el recinto A = 33 dB (A).

A ello se añade: Aumento del nivel de presión acústica en el recinto contiguo (idéntico tamaño de recinto) por reflexión:

AR

AF = 184 m2

40 m2 = 4,6

Con un grado de absorción sonora α = 0,6 en el recinto contiguo (estimado, si hay moquetas, cortinas, etc.) según el diagrama, (Figura 16, página 20), se obtiene:

∆L = + 3 dB (A)

Resultado: El nivel de presión acústica en el recinto A es en total:

33 + 3 = 36 dB (A)

Figura 19: Croquis sobre el ejemplo de cálculo

Dimensiones del recinto: : 8.000 x 5.000 x 4.000

2 x 630 kVA

A

AT

1 m2

AR

AF

184 m2

6,4 m2

23

Compatibilidad electromagnética de transformadores de distribución

Los transformadores en servicio generan campos eléctricos y magnéticos. El campo eléctrico de transfor-madores aislados por aceite y GEAFOL así como sus conexiones apenas tienen efecto fuera de la celda del transformador o del blindaje del transformador. La cuba y las cubiertas protectoras del transformador en aceite y la envolvente protectora de los transforma-dores GEAFOL actúan como jaulas de Faraday. Esto es cierto también para los techos y las paredes de las celdas del transformador en la medida en que éstas no sean de material eléctrico aislante.

Los campos magnéticos pueden provocar perturbacio-nes. El campo disperso de un transformador GEAFOL de la potencia nominal de 630 kVA y de la tensión de cortocircuito 6 % es, para una carga nominal a una distancia de 3 m del transformador, aprox. 5 µT y en un transformador aislado por aceite con idénticos parámetros es de aprox. 3 µT. En la zona desde a = 1 hasta 10 m, para los transformadores GEAFOL, el valor orientativo del campo magnético con potencia y tensión de cortocircuito modificadas puede determinarse a partir de la siguiente fórmula:

B = 5 µT (3ma )2,8

En transformadores en aceite, el valor inicial es de aprox. 3 µT. El Reglamento 26 de aplicación de la Ley Federal de protección contra inmisiones (reglamentos sobre campos electromagnéticos – 26.BimSchV) del 16 de Diciembre de 1996 permite en el lugar de actuación, con campos de 50 Hz, una intensidad de campo eléctrico máxima de 5 kV/m y una densidad de flujo magnético máxima de 100 µT.

El lugar de actuación es el lugar que presenta la exposición de mayor intensidad en el cual cabe esperar una estancia de personas no sólo temporalmente.

Los campos eléctricos fuera de la celda del transformador o bien del blindaje y los campos magnéticos a una distancia superior a 3 m no son con mucho los límites admisibles en los transformadores de distribución. Pueden producirse interferencias en la pantalla a partir de aprox. 1 µT. En la publicación “Transformadores de distribución y compatibilidad electromagnética” (Nº de pedido E50001- G640-A132-V1) se incluyen datos detallados.

Identificación CE 1. Según la norma IEC 60076-10, los transformadores son considerados como elementos pasivos. La identificación CE no es permisible según especificación T&D Europe (COTREL).

Lo mismo se aplica para aquellos transformadores que no están sujetos a la Directiva sobre diseño ecológico 2009/125/CE a pesar de que son instalados dentor de la Comunidad Europea.

2. A partir de julio de 2015, los transformadores que se ponen en circulación en el Espacio Económico Europeo (EEE) deberán estar en conformidad con las disposiciones de la nueva Directiva, en tanto que las mismas sean aplicables. Puesto que la Directiva representa una medida para la implementación de la Directiva sobre diseño ecológico 2009/125/CE, la marca CE servirá de prueba del cumplimiento de las disposiciones. Se emitirá un certificado de conformidad de la CE correspondiente. La Directiva mencionada más arriba no tiene vigencia para aquellos productos que han sido fabricados para su exportación a otros países fuera del Espacio Económico Europeo. Se podrá continuar con la operación de los productos ya puestos en circulación o en funcionamiento.

Sn630 kVA

uZ

6 %

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da zu viel Text ...

Salvedad de modificaciones o errores. Las informaciones de este documento únicamente comprenden meras descripciones generales o bien características funcionales que no siempre se dan en la forma descrita en la aplicación concreta, o bien pudieran cambiar por el ulterior desarrollo de los productos. Las características funcionales solo son vinculantes si se han acordado expresamente al concluir el contrato.

Editor Siemens AG 2015

Energy Management Division Freyeslebenstraße 1 91058 Erlangen, Alemania

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